Transcript V k

EJF Építőmérnöki Szak (BSC)
Települési vízgazdálkodás I.
10.előadás
Nyomásfokozás, tározás,
üzemállapotok
Dittrich Ernő
egyetemi adjunktus
PTE-PMMK Környezetmérnöki Tanszék
Pécs, Boszorkány u. 2. B ép. 039.
[email protected]
1
Vízellátó rendszer elemei és
feladata

Elemei:









Vízbeszerzés
Vízkezelés
Tisztavíz medence
Vízemelés, vízgépészet
Elosztóhálózat és tartozékai
Víztározás
Energiaellátás
Irányítástechnika
Feladata: térben és időben változó vízmennyiségi fogyasztói igények
kielégítése a szükséges nyomáson és megfelelő minőségben.
2
Szivattyúk kiválasztásának
szempontjai I. (általánosságban)







Felhasználási terület (pl. öntözés, szennyvíz átemelés, vízellátás, ipari
nyomásfokozás, stb..)
Szállítandó anyag jellemzői (fajta, pH, szennyezettség, sűrűség,
viszkozitás, stb..)
Teljesítmény adatok (szállító képesség, nyomás, emelőmagasság,
teljesítmény, jelleggörbe alak, hatásfok, szívóképesség, fordulatszám,
energia hatékonyság, stb..)
Működési elv és szerkezeti felépítés (dugattyús-, csiga-, örvény-,
aprító, stb..)
Járókerék anyaga és szerkezeti anyagok (műanyag, öv, acél, KO-acél,
bronz, stb..)
Forgalmazó
Garanciák
3
Szivattyúk teljesítmény adatai








Q: szállítási vízhozam (m3/s, l/s, l/min, l/h)
H: emelő magasság, szállító magasság (m)
p: nyomás (Pa, bar)
Hs: szívómagasság (m)
M: hajtónyomaték (Nm)
P: hajtó teljesítmény (LE, kW)
n: fordulatszám (1/min)
η: hatásfok (%)
P
  hasznos 100
Pbevezetett
Egy szivattyút ezen adatok értéktartományai együttesen
jellemeznek. Kiragadott munkapontok csak
4
hozzávetőleges tájékozódásra alkalmasak!
Meredek vagy lapos jelleggörbe




Q-H diagram felülről domború görbe
Ha a kezdeti szakasz emelkedik: labilis ág
Meredek jelleggörbe: ingadozó emelőmagasságnál és
„vízszállítás-tartó”
Lapos jelleggörbe: ingadozó vízfogyasztásnál is
„nyomástartó”.
H
 1  lapos
Q
H
 1  m eredek
Q
5
Q-H görbe kapcsolata más
teljesítmény jellemzőkkel



Q-Hs diagram: általában felülről domború maximummal rendelkező görbe
Q-P diagram: nagynyomású szivattyúk esetén általában végig emelkedő,
míg nagy vízszállítású szivattyúk esetén általában végig csökkenő görbe
Q-η diagram: maximumos, felülről domború görbe. Qnévl és Hnévl ηmax-nál
található.
6
n-Q-H-η kagyló-diagram

n-Q-H-η kagyló-diagram: Q-H görbék ábrázolása n
függvényében, kiegészítve azonos hatásfokú munkapontok
izo-vonalas görbéivel
7
Szivattyú választás menete I.



1. lépés: Feladat-vázlat készítése:

Összes mértékadó üzemállapot meghatározása

Üzemállapotokra jellemző Q-H munkapontok megadása
2. lépés: Külső teljesítmény adatok meghatározása:

vezetéki jelleggörbék meghatározása

leszívási és duzzasztási szintek megadása
3. lépés: Szóba jöhető szivattyúk jelleggörbéinek „hozzápróbálása” a
vezetéki jelleggörbékhez

Csővezetéki jelleggörbe csak egyszer metszheti a szivattyú
jelleggörbéjét!

Csővezetéki jelleggörbe és labilis ág metszését lehetőleg kerülni kell!

Párhuzamosan kapcsolt szivattyúk vízszállítása összegződik

Többlépcsős szivattyúk emelőmagassága összegződik
8
Szivattyú választás menete II.


4. lépés: A megengedett szívómagasság összevetése az
üzemállapotokhoz rendelt szívómagassággal

Hagyományos szívóüzemet lehetőleg kerülni kell (lábszelep)!

Ráfolyásos üzemnél minimális ráfolyás járókerék teteje + 50 cm

Szívómagasság = geodetikus szívómagasság + szívócső és
szerelvényeinek teljes ellenállása + belépési veszteség!!!
5. lépés: Hajtó teljesítmény igény meghatározása (katalógusadat
hiányában az alábbi közelítő képlet használható):
Q g H
P


6. lépés: A választott szivattyú minden adatának ellenőrzése a
szélsőséges üzemállapotokban:

Pl. szállítómagasság vagy vízigény változás, alvízszint ingadozás,
indítás átmeneti jelenségei, fordulatszám változás, folytásos
9
üzem, stb...)
Szivattyú és vezetéki
jelleggörbe illesztése
10
Vízellátásban használt
szivattyúk csoportosítása

Feladatuk szerint:





Vízszerzés szivattyúi
Vízkezelés során alkalmazott szivattyúk
Hálózati szivattyú telepek

Magas tározóra dolgoznak

Hidroforral vagy tágulási tartállyal működnek együtt

Frekvencia váltós vezérléssel, fordulatszám szabályozottan
működnek
Hálózatba iktatott nyomásfokozó berendezések
Szívótérhez viszonyított helyzet szerint:



Szívótérbe helyezett szivattyúk (főleg vízszerzésénél)
Száraz beépítésű szivattyúk ráfolyással
Száraz beépítésű szivattyúk, szívó üzemmel (szívóüzem mindig
problémás!)
11
Hálózati szivattyú telepek
kiválasztásának szempontjai








Vízigény időbeli alakulása
Tartalék szivattyúk aránya

Minimum 30% beépített tartalék kiépítése javasolt

1 működő szivattyú esetén +1 db beépített tartalék
szükséges (100%)
Tározás – szivattyúzás – hálózat szerves egysége
Szívótér minimális térfogata
Hálózati tározó térfogata és magassága
Egy ütemű vagy több ütemű kiépítés
Különböző emelő magasságú szivattyúk alkalmazása
szükséges-e? Szélső üzemállapotok!
Lehető legegyszerűbb üzemvitel
12
Emelési magasság, vezetéki
jelleggörbe
n
H  hgeod  hcs   hi 
i 1






Psz  Pny
g
hst: statikus emelési magasság (m)
hcs: csősúrlódási veszteség (m)
hi: i-dik idom v. szerelvény helyi vesztesége (m)
Psz: szívóoldali vízszintre ható nyomás (Pa)
Pny: nyomóoldali vízszintre ható nyomás (Pa) (pl: hidofor!!!)
,
Psz  Pny
g
0
ha a szívó oldali és a nyomóoldali vízszintre is légköri nyomás hat

Vezetéki jelleggörbe: H=f(Q)
13
Helyi veszteségek
tájékoztató értékei
14
Szivattyúk soros üzeme




Ha nem áll rendelkezésre elegendő emelőmagasságú szivattyú.
Soros üzemre csak azonos vízszállítású szivattyúk kapcsolhatóak!
Eredő Q-H görbét az összetartozó ordináta (emelőmagasság) értékek
összegzésével nyerhetjük.
A munkapont ismeretében a sorba kapcsolt szivattyúk teljesítmény felvétele
és hatásfoka meghatározható.
P1 
Q    g  H1
1
P2 
Q    g  H2
2
15
Szivattyúk párhuzamos üzeme I.






Ha egy szivattyú maximális vízhozama nem éri el a csúcs vízigényt, vagy jelentősen
ingadozik a vízigény, vagy növelni akarjuk az üzembiztonságot.
Párhuzamos üzemre közel azonos vízhozamú szivattyúkat célszerű kapcsolni!
Szívóvezeték lehet közös vagy önálló. A nyomóvezeték közösített.
Együttdolgozó szivattyúk eredő Q-H görbéje az összetartozó abcissza (vízhozam)
értékek összegzésével nyerhető.
A vezetéki jelleggörbe metszéspontjaiból meghatározható az együttdolgozó
szivattyúk és az önállóan működő szivattyú munkapontja is.
A vízhozam növekedésével a csővezetéki ellenállás négyzetesen nő. Így a Q1<Q és
H1>H.
16
Szivattyúk párhuzamos üzeme II.


Minden szivattyú ki-,
bekapcsolása esetén a
működésben lévő szivattyúk
munkapontja változik. Ennek
következménye a szivattyú
hatásfok változása. A szivattyúk
darabszámának növelése csak
hatásfok romlással oldható meg!
A kritikus szivattyúszám
növelése után a szivattyútelep
össz. vízhozama nem növelhető!
17
Víztárolók csoportosítása és
feladatai

Víztárolók funkciói lehetnek:







Mély tárolók:



Vízfogyasztás ingadozásból eredő többlet vízigény tárolása
Vízfogyasztás ingadozásából eredő vízhiány pótlása
Tűzi-víz biztosítása
Üzemzavarok idején történő vízellátás biztosítása (csőtörés, géphiba,
stb..)
Energiaköltség - takarékosság (éjszakai áram)
Stb..
Általában a tisztavíz medence és a tűzi-víz tározók többsége mélytározó
Csak mennyiségi kiegyenlítésre (és) vagy egyéb speciális célra szolgál
Magas tárolók:

Mennyiségi és nyomás kiegyenlítésre is szolgálnak
18
Magas-tárolók elhelyezése I.




Súlyponti tároló

A legkedvezőbb nyomásviszonyok
Ellennyomó tároló

Kétfelől táplált fogyasztási terület –
legnagyobb üzembiztonság

Nagyobb medence magasság
Átfolyó tároló

A fogyasztók csak a medencéből
kapnak vizet

Egyszerűbb üzemmenet
Oldal tároló

Általában domborzati igény miatt az
ellátandó körzet oldalsó felén kerül
elhelyezésre a tároló
19
Magas-tárolók elhelyezése II.
20
Magas-tárolók elhelyezése III.
21
Tárolók magassági
elhelyezésének elvi kérdései
22
Víztárolók térfogatának
méretezése I.


A víztároló térfogatát úgy kell meghatározni, hogy egyidejűleg az összes
vízszolgáltatási célt el tudja látni!
Tároló térfogat átfolyó rendszerű települési tároló esetében:
Vt: tároló teljes térfogata

Vk: a vízfogyasztás kiegyenlítéséhez szükséges térfogat

Vtű: tűzoltási víztérfogat (legalább Ttű=3 óra időtartamra!)

Vcs: csőtörés kijavításának idejére biztosítandó víztérfogat (Tcs=8-10
óra)

Vte: vízkezelés technológiai (pl. szűrő visszamosatás) vízigénye (csak
tisztavíz medencénél!)
Tűzoltási víztérfogat:
Vtű  Qtű  Ttű
ahol:
Qtű: a mértékadó oltóvíz igény
Csőtörési víztérfogat:



Vt  Vk  Vtű  Vcs  Vte
Vcs  Qh  Tcs
23
Víztárolók térfogatának
méretezése II.




Nem átfolyó rendszerű tárolónál a teljes térfogat az
átfolyó rendszerű tárolóénál kisebb!
Ha több tároló van egy rendszerben akkor Vtű és
Vcs többlet térfogatok mindig az olcsóbb
tározótípusnál alakítandó ki.
Víztoronynál törekendi kell arra hogy lehetőleg csak
Vk térfogatot legyen szükséges kielégítenie!
Víztoronynál törekendi kell az előre gyártott
víztornyok méretválasztékához történő tározó
térfogat illesztésre. Előre gyártott víztornyok
térfogatválasztékát lásd. Török L. segédletében.
24
Víztárolók térfogatának
méretezése III.





Teljes üzemű tároló: a csúcsfogyasztás idején a
vízigény teljes egészét a tároló adja (átfolyásos
tároló)
Részleges üzemű tároló: a csúcsfogyasztás egy
részét a szivattyú táplálja a hálózatba
147/2010. (IV.29) Korm. rend. alapján a település
közműves vízellátásának létesítése során a napi
csúcsfogyasztás legalább 30%-ának megfelelő
tárolóteret kell biztosítani!
A tároló legkisebb térfogatát Vk és 147/2010.
(IV.29) Korm. rend. kikötése közül a nagyobbik
adja!
Maximális tározó térfogat Qd,max 80-100 %-a
25
Víztárolók térfogatának
méretezése IV.


A tároló Vk térfogatának meghatározásához pontosan ismerni kell a
betáplálás és a fogyasztás időbeni alakulását a kiegyenlítési
időszakra!
A tárolóban lévő víztérfogat a betáplálás és a fogyasztás
különbségéből fakadóan folyamatosan változik:




Mélytároló (tisztavíz medence) esetében a tárolóban lévő pillanatnyi
víztérfogatot a kezeltvíz betáplálás, és a hálózati szivattyúzás
különbsége szabja meg
Magastároló esetében a tárolóban lévő pillanatnyi víztérfogatot a
hálózati szivattyúzás és a hálózati vízfogyasztás különbsége szabja
meg.
A tárolókat kiegyenlítési időszakra méretezzük (általában 1 nap,
esetleg 1 hét).
A tározó Vk térfogata az ún. vízbetáplálási és vízfogyasztási
integrálgörbék segítségével lehet számítani.
26
Víztárolók térfogatának
méretezése V.
t  24



Vk tározótérfogat meghatározása grafikusan
Qsz: szivattyúzás vízhozama
Qf: vízfogyasztás vízhozama
Vf 
Q
f
 dt
sz
 dt
t 0
t  24
Vsz 
Q
t 0
Vk  V1  V2
27
Hálózati betáplálási mód és
magas tározó kapcsolata

Szivattyúk, hálózat és tárolók hidraulikailag egy szerves egységet alkotnak!

Kialakítási cél lehet:

Minimális tározó térfogat:

Frekvencia szabályozású szivattyúk + tágulási tartály
 a fogyasztás pontosan lekövethető
 Vk=0
 főleg kis rendszereknél

Hagyományos szivattyús betáplálás + hidrofor (légüst+ kompresszor)
rendszer esetén
 a frekvencia szabályozású rendszernél elavultabb változat (ma már
ritkán alkalmazzák)
 Vk akár 0 is lehet
 kis rendszereknél (300 m3/nap alatt)

Minimális energia költség: csak éjszakai árammal történő hálózati betáplálás.
28

Éjszakai-nappali áram díjkülönbség nélkül a magas-tározónak csak
üzembiztonsági funkciója van!
Hidrofor – Légüst – Tágulási
tartály

Összehasonlítás:



A funkció azonos
szivattyú vezérlési elv azonos
Nyomástartási mód különböző



Tágulási tartály: membránnal működő
nyomástartó edény
Hidrofor: Légüst + kompresszor
Tágulási tartály működéséről lásd.
mellékelt animáció.
29
Hidrofor működése
Légüst
hasznos
térfogata
: T Q
Vh 
K
sz
4
, (l )
30
Nyomásövezetek




A vízellátó hálózatban a maximális nyomás 6 bar lehet. A
A 30/2008. (XII. 31.) KvVM rendelet alapján a hálózatban
minimálisan 1 bar nyomás biztosítandó a vízmérőnél. Hazai
üzemeltetési gyakorlat minimálisan 1.5 bar.
Az ellátott épületek magasságától is függ a minimális biztosítandó
nyomásszint. Szintenként 0.4 bar többlettel lehet számolni.
Részletesen lásd Török L. segédletében.
Ezeknek a feltételeknek a biztosítása gyakran csak nyomásövetek
kialakításával lehetséges. A nyomásövezetek kialakítását
befolyásolják még:


Domborzati viszonyok
Hálózati veszteségek alakulása a mértékadó üzemállapotban
31
Üzemállapotok

Vizsgálandó üzemállapotok:
1.
Csúcsfogyasztás
Átlagfogyasztás + max. tűzesetek fellépése
Átlagfogyasztás + főnyomócsövön csőtörés + egy tűzeset
Csúcsfogyasztás + üzemzavar a termelő telepen
Csúcsfogyasztás + magastározó váratlan leürülése
Medencetöltés + legkisebb fogyasztás
2.
3.
4.
5.
6.

Az egyes üzemállapotok alapján meg kell
határozni:




Mértékadó szivattyú munkapontok
Magas tározó alsó üzemi vízszintjének magassága
Tározó térfogatok
A hálózathidraulikai számításokhoz újabb üzemállapotok felállítása
is szükséges lehet a fogyasztási, helyszínrajzi és magassági
32
viszonyoktól függően. Részletesen lásd. Török László segédletében.
Felhasznált irodalom






György István (szerk): Vízügyi létesítmények
kézikönyve. Műszaki könyvkiadó Budapest1974.
Török László: Tervezési segédlet a település vízellátása
tanulmányterv készítéséhez. Baja. 1998.
Közműhálózatok tervezése HEFOP/2004/3.3.1/0001.01
digitális jegyzet
Dima A. – Jordán P.: Települések közműellátása.
Nemzeti tankönyvkiadó, Budapest, 1996.
Öllős Géza – Borsos József: Vízellátás – Csatornázás I.
Tankönyvkiadó, Budapest, 1990.
http://epeszgepesz.atw.hu/Tantargyak/Geptan/centrifug
al%20szivatyu%20szab1.1.pdf
33
Köszönöm a megtisztelő
figyelmet!
34